ニュートリノと鍛えあった写真技術は世界を透視し、知は続き、つながってゆく

名古屋大学
長縄 直崇

写真フィルムで素粒子をとらえる（原子核乾板）
髪の毛の太さ髪の毛の太さ乳剤（ゼラチン中に臭化銀の結晶を分散）

現象を閉じ込める。

ありのまま？

化石、琥珀？

ゼラチン中で銀の微粒子は500年以上持つ・・・現像されたフィルムは・・・
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/17/121400487/

今から約100年前
１９１０年
木下末吉 イギリスで研究

写真フィルム内の痕跡でアルファ粒子をとらえられることを発見

アルファ粒子が作った飛跡の顕微鏡写真（1915）

髪の毛の太さパイ中間子の発見（1947年）
パイ中間子

ミューオン
Lattes, Muirhead, Occhialini, Powell, Nature 159 p694 (1947)

パウエル

湯川秀樹
写真フィルムを改良しつつ宇宙からの粒子を調べていて偶然発見

1935年に予言。
原子核の中身を結び付ける粒子。

チャーム粒子の発見（1971年）
宇宙からの粒子の反応を調べていて偶然発見
丹生潔

飛行機に乗せた写真フィルム

チャーム粒子の発見（1971年）
宇宙からの粒子の反応を調べていて偶然発見
丹生潔

飛行機に乗せた写真フィルム

ニュートリノでは・・・

タウニュートリノの発見（1998年 DONUT実験）

・ 寿命の短いタウ粒子を識別できる検出器が必要
・ 写真フィルムなら・・・
・ ただし、飛跡の量が膨大！ 高速自動読み取りが必要

実験場所：米国フェルミ加速器研究所

テバトロン 一周6.3 km

TEVATRON

乳剤を塗布して写真フィルムを作る

照射後現像（当時の再現）

大きな容器で

写真フィルム：50cm角
400枚

飛跡の高速自動読み取り装置（自作）読み出された全飛跡（飛跡数4179本）

一点収束する飛跡を抽出し、タウニュートリノの反応とタウ粒子の崩壊検出。

タウニュートリノ
反応点

タウ粒子
崩壊点

DONUT

タウニュートリノ反応

τFefilm

このような反応を合計9個見つけ、タウニュートリノの存在を実証した。

ニュートリノに質量はあるか？
ニュートリノ振動するか？

ミューニュートリノからタウニュートリノへの振動を「直接」見た OPERA実験

スイス
CERN

ミューニュートリノ
17 ギガ電子ボルト

730km
スーパーカミオカンデの結果がニュートリノ振動ならば、タウニュートリノがわずかに現れる。

イタリア
グランサッソ
地下研究所
ミューニュートリノ
タウニュートリノ

国境を越えて協力
IPNL, IRES,LAPP

Bern
Neuchatel
ZurichBrussels

Hamburg, Münster,
Rostock

ZagrebSofia

INR ITEP
JINR, Obninsk

IHEP Beijing
Shandong

Aichi, Toho
Kobe, Nagoya
Utsunomiya

L’Aquila, Bari,
Bologna, Napoli,
Padova, Roma,Salerno, LNF, LNGS

Technion Haifa

Gyeongsang University

METU Ankara

37 INSTITUTIONS, ~160 PHYSICISTSＣＥＲＮ（欧州原子核研究機構）
当時世界最強の加速器ＳＰＳ

OPERA

SPS

イタリア・グランサッソ研究所（地上）グランサッソ国立研究所（地下）鉛・写真フィルムのブロック
鉛板56枚 + 写真フィルム57枚

100mm

125mm
1 mm

タウ粒子
タウニュートリノ

1000万枚の写真フィルム（富士フイルム）
鉛板フィルム

15万個のブロック（自作）地下1400m でタウニュートリノを待ちうける


150K ECC 9.3M Films
積み上げた15万個のブロックと他の装置
1250 ton (x 3000 DON

超高速自動読み取り （速度×70）~72cm2/時間

ニュートリノ振動からのタウニュートリノ 2015
が起こした反応

5年間で約200000000000000000000個ミューニュートリノを打ち込み、約2万反応を分析し、振動からの明快なタウニュートリノを5つとらえた。間違いの確率0.00001%。
27
ミューニュートリノからタウニュートリノへの振動を実証した。

写真技術はニュートリノ実験できたえられ、その後・・・

乳剤から自分たちで作る。

銀イオン 臭化物
イオン
Ag＋Br－（I－）

色々な性能のフィルムを作れる
感度の高いフィルム
35 nm crystal

200 nm crystal

これまでのフィルム1μm

1μm

髪の毛の太さ29

更に高速化した飛跡読み取り(×100)

鍛えられた写真技術によって様々な世界の見えないモノを「透視」する
ニュートリノ
素粒子
乳剤
宇宙（高エネルギーの光）

ダークマター
高速自動読み取り （未知の質量）
ミューオン
による透視

ニュートリノと原子核の反応の謎
詳しく調べ、ニュートリノ実験を精密に。

検出器

未知の質量、ダークマターをつかまえる NEWSdm
太陽系
230 km/秒

ダークマターの風

ダー
クマ
ター

標的原子核

超微粒子原子核乾板

Plasmon resonance readout
500 nmサブミクロン飛跡の検出

宇宙（高いエネルギーの光の源）
銀河の中心、超新星残骸
GRAINE実験2015年
オーストラリアでのフライト

ミューオンで透視するミューオンでレントゲン写真をとる
ミューオン
検出器

ミューオン
大きなものX線検出器
X線発生装置ScanPyramids
ピラミッド調査の国際研究チーム
運営 : エジプト・カイロ大学など
参加国：日本、エジプト、フランス、カナダ

先進的な非破壊検査技術‣宇宙線イメージング : 名古屋大学, KEK, CEA‣赤外線イメージング : ラバール大学‣ドローンを用いた3次元レーザー測量 : Iconem

ピラミッド内部の通路

原子核乾板の設置

クフ王のピラミッド

クフ王のピラミッドの内部構造

① 女王の間からの観測
西側

東側

王の間

大回廊
女王の間

未知の大空間を見つけた

Muon Flux(/cm2 day sr)

Geant4 Simulation

Muon Flux(/cm2 day sr)

Geant4 Simulation

クフ王のピラミッド調査の現状

・大回廊の上部に巨大な空間を発見！
・下降通路の上部に通路状の空間を発見！

福島第一原子力発電所 原子炉
事故炉2号機正常な5号機

2号機

5号機

約20m x 30m
圧力容器内
燃料あり、水あり 物質量2014年3月〜7月

多い炉心領域
圧力容器
格納容器

少ない

炉心溶融を確認。

考古遺跡

火山

ダム

トンネル（地質構造）

１０００m

溶鉱炉
橋梁

氷河

１０cm

原子炉

道路

洞窟

ニュートリノと鍛えあった写真技術は世界を透視し、知は続き、つながってゆく
ニュートリノ
素粒子
乳剤
高速自動読み取り ダークマター
宇宙（未知の質量）（高エネルギーの光）
ミューオン
による
透視
原子核乾板は生まれてから100年後に応用が拡がった。